金属的腐蚀与防护-2024年高中化学讲义

第4课第5课时金属的腐蚀与防护

目标任务

课程标准学习目标

1.能根据实验现象辨识金属腐蚀的类型及反应原理，从金属

1.了解金属发生电化学腐蚀的本质，能利用

的宏观特征和微观结构角度解释金属发生电化学腐蚀的规律

电化学原理解释金属腐蚀现象。

及现象。

2.知道金属腐蚀的危害，能选择并设计防腐

2.能依据电化学原理分析金属发生电化学腐蚀的本质，设计

措施。

合理的防腐措施，建构相应的理论模型。

预习导学

自主梳理

一、金属的腐蚀

i.金属腐蚀

(D概念：金属与周围的气体或液体物质发生_________反应而引起损耗的现象。

(2)本质：金属本身失去电子变成阳离子的过程(发生____反应)：M-〃e-=M"+。

2.化学腐蚀和电化学腐蚀

(1)化学腐蚀

①含义：金属直接发生化学反应而引起的腐蚀。

②条件：干燥气体，如氧气、氯气、二氧化硫等，非电解质液体，如石油。

(2)电化学腐蚀

①含义：不纯的金属发生_______反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。

②条件：接触到溶液。

二、钢铁的电化学腐蚀

1.析氢腐蚀和吸氧腐蚀

---....析氢腐蚀吸氧腐蚀

呼苦重解而被三端F；领解质溶叫psr

图形描述

条件水膜酸性较强水膜酸性较弱或呈中性

负极Fe-2e-=Fe2+

正极。+

—02+42H2O=4OH

电极反应

2Fe+Ch+2HO=2Fe(OH)

+2+22

总反应Fe+2H=H2t+Fe

4Fe(OH)2+02+2H2O=4Fe(OH)3

联系通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍

2.实质：发生原电池反应，铁作—极，碳作—极。

三、金属的防护

1.金属的电化学防护

(1)牺牲阳极的阴极保护法：利用原理，让被保护金属作—极，另找一种活泼性较强的金属作—极。

如图所示:

(2)外加电流的阴极保护法：利用原理，把被保护的钢铁设备作为—极，用惰性电极作为辅助—极,

在电解质溶液里，接外加。如图所示:

2.金属的其他保护方法

(1)把金属制成防腐的,如不锈钢。

(2)加保护层。如喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化。

【答案】

一、1.(1)氧化还原(2)氧化2.原电池电解质

二、1.2H++2b=H2t2.负正

三、1.⑴原电池正负(2)电解池阴阳直流电源2.⑴合金

预习检测

1.下列说法不正确的是

A.生活中金属构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等防止形成原电池

B.原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用原电池原理来减缓金属的腐蚀

C.钢铁电化学腐蚀分为吸氧和析氢腐蚀，主要区别在于水膜的酸性不同，引起的正极反应不同

D.无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化

【答案】B

【解析】A.金属表面喷涂层就是为了防止金属与其他物质形成原电池而被腐蚀，故A正确；

B.电化学腐蚀是金属腐蚀的主要原因，利用好电化学，可以做到保护金属的作用，比如被保护的金属放在

正极上也可以防止金属被腐蚀，故B错误；

C.电化学腐蚀分为吸氧和析氢腐蚀，主要区别在于水膜的酸性不同，吸氧腐蚀在正极上02参加反应产生

OH",析氢腐蚀在正极上H+得电子产生山，故C正确；

D.金属单质的结构都是最外层电子数比较少，容易失去电子而被氧化，故D正确；

故本题选B.

2.下列有关金属腐蚀的说法不正确的是

A.镀层破损的白铁皮（镀锌）比马口铁（镀锡）更易被腐蚀

B.海水中钢铁水闸与外加直流电源的负极相连可减缓其腐蚀

C.用氯化铁溶液腐蚀铜板制作印刷电路板

D.铝片经过浓硫酸处理后表面生成致密的氧化膜可保护铝

【答案】A

【解析】A.镀层破损的白铁皮（镀锌）中锌做负极铁做正极被保护,破损的马口铁（镀锡）铁做负极更易被腐蚀，

A错误；

B.海水中钢铁水闸与外加直流电源的负极相连做阴极被保护，B正确；

C.氯化铁溶液可以和铜反应，故可以用氯化铁溶液腐蚀铜板制作印刷电路板，C正确；

D.致密的氧化膜阻止反应进一步发生，可保护铝，D正确；

故选Ao

3.常温下，某小组探究不同溶液中钢铁的腐蚀，结果如下。下列说法不兀声的是

溶液O.Olmol-L'HClO.Olmol-U'NaClO.Olmol-LT'NaOHlOmoir'NaOH

腐蚀快慢较快慢慢较快

2+

主要产物FeFe2O3Fe2O3HFeO；

A.在HC1溶液中，主要发生的是析氢腐蚀

B.在NaCl溶液中，发生腐蚀时正极反应为：。2+2凡0+4片=40川

C.由实验可知，溶液碱性越强，钢铁腐蚀越困难

D.钢铁腐蚀的产物受到溶液酸碱性的影响

【答案】c

【解析】A.在HC1溶液中，酸性条件下，主要发生的是析氢腐蚀，故A正确；

B.在NaQ溶液中，发生吸氧腐蚀，正极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-,故B正确;

C.lOmoLUNaOH中腐蚀速度快，说明溶液碱性越强，钢铁腐蚀越容易，故C错误；

D.不同pH条件下，钢铁腐蚀的产物不同，受到溶液酸碱性的影响，故D正确；

故答案选C。

4.一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如表。下列说法正确的是

pH2466.5813.514

腐蚀快慢较快慢较快

2+

主要产物FeFe3O4Fe.FeO-

A.随pH的升高，碳钢腐蚀速率逐渐加快

B.在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会加快

C.pH为14,其负极反应为2H2O+Fe-3e-=FeO£+4H+

D.pH<4,发生析氢腐蚀

【答案】D

【解析】A.由题表可知，随pH的升高，碳钢腐蚀速率先减慢后逐渐加快，故A错误；

B.碱性条件下钢铁发生吸氧腐蚀，煮沸除氧气后的碱性溶液中氧气浓度降低，碳钢腐蚀速率会减慢，故B

错误；

C.在pH=14的溶液中，碳钢发生吸氧腐蚀，负极反应为4OH-+Fe-3e-=FeOZ+2Hq,故C错误；

D.当pH<4时，碳钢主要发生析氢腐蚀，负极上电极反应式为Fe-2e-=Fe2+,正极上电极反应式为

+

2H+2e-=H2T,故D正确。

综上所述，答案为D。

5.下列关于金属腐蚀与防护的说法中正确的是

A.牺牲阳极的阴极保护法是一种基于电解原理的金属防护法

B.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的负极反应式相同

C.生铁在河水中比在海水中腐蚀更快

D.将变黑后的银器（表面被氧化为Ag2S）放入盛有食盐溶液的铝质容器中，黑色褪去是因为生成了AgCI

【答案】B

【解析】A.牺牲阳极的阴极保护法是将被保护金属与比其更活泼的金属连接在一起，更活泼的金属作为阳

极（原电池负极）不断被腐蚀的方法，该方法基于原电池原理，故A错误；

B.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的负极反应式均为Fe-2e=Fe2+,故B正确；

C.海水富含电解质，故生铁在海水中比河水中更易形成原电池，生铁在河水中比在海水中腐蚀慢得多，故

c错误；

D.将变黑的银器放入盛有食盐溶液的铝质容器中后，形成原电池，铝为负极，银为正极，Ag2s中+1价的

银接受电子生成银单质，并未生成AgCI,故D错误；

答案选B。

6.用图示的方法可以保护钢质闸门，下列说法不正确的是

ab

A.当a、b间用导线连接时，则X应发生氧化反应

B.当a、b间用导线连接时，则X可以是锌

C.当a、b与外接电源相连时，a应连接电源的负极

D.当a、b与外接电源相连时，其方法为牺牲阳极的阴极保护法

【答案】D

【解析】A.当a、b间用导线连接时形成了原电池，铁需要被保护，则铁做正极，X做负极，发生氧化反应，

故A正确；

B.当a、b间用导线连接时形成了原电池，铁需要被保护，则铁做正极，X做负极，X需要的是一种活泼性

比铁强的金属，可以是锌，故B正确；

C.当a、b与外接电源相连时，铁需要被保护，则铁做阴极，a应连接电源的负极，故C正确；

D.当a、b与外接电源相连时，利用电解原理保护金属铁，其方法是外加电流法，故D错误；

故选D。

探究提升

A环节一金属腐蚀

【情境材料】

实验1：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。一段时间后，观察

导管中水柱和铁钉的变化。如图1。

香-食盐水

浸泡过

口J的铁钉

图1图2

实验2：向100mL烧杯中加入约50mL饱和食盐水后，插入两个玻璃筒（无底）：将一个无锈铁钉和一个碳

棒分别用导线与检流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中。如图2。

【问题探究】

1.实验1的实验现象是什么？铁钉为什么会生锈？说明什么问题？请分析变化的原因。

2.实验2的检流计的指针是否偏转？说明什么问题？若向实验2的插入碳棒的玻璃筒内滴入酚麟溶液，将

会看到什么现象？说明什么问题？请写出相关电极反应式。

3.若将实验1和实验2的溶液换为盐酸（均足量）。实验1存在哪些形式的化学腐蚀？实验2中是否有电流

通过？写出相关电极反应式。

4.根据上述实验，我们对金属如何防护？

【答案】

1.实验1中导管中的水柱上升，铁钉生锈。说明该过程铁钉被腐蚀。铁钉发生的是吸氧腐蚀。

2.检流计指针偏转。说明有电流通过。向碳棒一端加入酚醐溶液，显红色。说明该极的电极反应为O2+2H2O

+4e-=4OH"o

3.若换为盐酸，则实验1中会发生铁与盐酸的化学腐蚀，同时也有电化学腐蚀。实验2中则发生电化学腐

蚀。正极：2H++2b=H2t,负极：Fe-2e-=Fe2+o

4.把需要防护的金属作原电池的正极或作电解池的阴极。

要点归纳

1.化学腐蚀和电化学腐蚀

金属腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀

金属与接触到的物质直接反不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池，发

定义

应生氧化还原反应

现象金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀

区别无电流产生有微弱电流产生

实质与①实质：都是金属原子失去电子被氧化而损耗；

联系②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍

2.钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀:

分类析氢腐蚀吸氧腐蚀

理”二电解质溶液二-二节。；F笆三电解质溶液:甥-二

图形描述二十一-------------。，期二2，一—二-----二二----幺）一।

形成条件水膜酸性较强水膜酸性较弱

电极负极Fe-2e-^=Fe2+

-

反应正极2H++2e-=H2tO2+2H2O+4e=4OH-

2Fe+O2+2HO=2Fe(OH)

+2+22

总反应Fe+2H=Fe+H2t

4Fe(OH)2+02+2H2O=4Fe(OH)3

2Fe(OH)3=Fe2O3•xH2O+(3-x)H2O

腐蚀速度一般较快一般较慢

析氢腐蚀和吸氧腐蚀同时发生，金属的腐蚀以吸氧腐蚀为主，吸氧腐蚀比析氢腐蚀普

相互关系

遍

⑴化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率也大得多危害更大。

⑵析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。

（3）钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2+,而非Fe3+。

典例精讲

【例1】＜2023•高二课时练习）下列说法正确的是

A.金属腐蚀的本质就是金属原子失去电子被还原的过程

B.镀层破损后，白铁皮（镀锌铁）比马口铁（镀锡铁）更易腐蚀

C.钢铁水闸可用牺牲阳极法或外加电流法等方法防止其腐蚀

D.钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，负极发生的反应不相同

【答案】C

【解析】A.金属腐蚀的本质就是金属原子失去电子被氧化的过程，A错误；

B.铁制品的镀层破损后，在潮湿环境中可发生原电池反应，白铁皮（镀锌铁）中锌比铁活泼，反应时锌作

负极，被氧化而腐蚀，铁作正极，被保护；马口铁（镀锡铁）中铁比锡活泼，铁作负极，被氧化而腐蚀，B

错误；

C.金属的电化学防护方法通常有牺牲阳极法或外加电流法，钢铁水闸可用此等方法防止其腐蚀，C正确；

D.钢铁在发生析氢腐蚀和吸气腐蚀时，负极均是铁失去电子生成亚铁离子，D错误；

故选C„

【例2】（2022秋•广东广州•高二广东番禺中学校考期天）利用如图装置实验，开始时，a、b管中液面相平，

密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是

a

ls

水

A.a管内发生吸氧腐蚀，b管内发生析氢腐蚀

B.一段时间后，a管内液面高于b管内液面

C.b管内溶液的pH减小

D.a、b管内具有的相同的电极反应式为Fe2e=Fe2+

【答案】C

【解析】A.a管内电解质呈中性，b管内电解质呈酸性，所以a管内发生吸氧腐蚀，b管内发生析氢腐蚀,

A正确；

B.a管内发生吸氧腐蚀，需要消耗氧气，液面升高，b管内发生析氢腐蚀，会生成氢气，液面下降，所以

一段时间后，a管内液面高于b管内液面，B正确；

C.b管内，H+得电子生成出，溶液的酸性减弱，pH增大，C不正确；

D.a、b管内，负极都发生Fe失电子生成Fe2+的电极反应，所以具有的相同的电极反应式为Fe2e=Fe2+,D

正确；

故选Co

A环节二金属的防护

【情境材料】

1.实验目的

通过实验认识金属电化学防护的方法。

2.实验装置

量溶液

3.实验步骤

(1)以Fe作保护电极，以Zn作辅助电极，以经过酸化的3%NaCl溶液作电解质溶液，按上图所示连接装置。

观察电流表指针的变化以及烧杯中两个电极附近发生的现象；

(2)过一段时间，用胶头滴管从Fe电极区域取出少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6](铁鼠

化钾)溶液，观察试管中溶液颜色的变化。

4.实验现象

⑴电流表指针发生偏转，Fe电极上有气泡产生；(2)向试管中滴入K3[Fe(CN)6]溶液未出现特殊蓝色沉淀。

【问题探究】

1.该实验装置是电化学装置中的原电池还是电解池？指出装置中的电极名称并写出电极反应式。

2.一段时间后，从Fe电极区域取出少量溶液于试管中，加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液的目的是什么？若铁电

极区域有Fe?+存在，会出现什么现象？写出反应的离子方程式。

3.通过上述实验得出的实验结论是什么？为什么要向船体上镶嵌锌块？该保护船体方法的名称是什么？

4.常见的白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，罐装食品用的马口铁是在薄钢板表面上镀上一层锡，若上述

两种钢铁制品的表面出现破损时，白铁皮和马口铁中的铁哪一种更容易受到腐蚀？其原因是什么？

【答案】

1.Zn、Fe和经过酸化的NaCl溶液构成原电池；其中Zn作负极，电极反应式：Zn-2e-=Zn2+；Fe作正

极，电极反应式：2H++2屋=H2t0

2.加入K3[Fe(CN)6]溶液的目的是检验铁电极是否发生反应生成Fe2+；若铁电极区域有Fe?+生成，加入

2+3-+

K3[Fe(CN)6]溶液后会产生蓝色沉淀，反应的离子方程式为Fe+[Fe(CN)6]+K=KFe[Fe(CN)6]I(蓝色)。

3.ZnFe电解质溶液构成的装置中，铁未被腐蚀，且受到了保护。向船体上镶嵌锌块的目的是在Zn

Fe海水构成的原电池装置中，牺牲锌块而保护船体不受腐蚀；该保护方法的名称是牺牲阳极法。

4.马口铁中的铁更容易被腐蚀。原因是马口铁中的铁比锡的活泼性强，形成原电池时，铁作负极而被腐蚀；

白铁皮中锌比铁的活泼性强，形成原电池时，铁作正极而受到保护。

要点归纳

1.金属腐蚀的快慢比较

(1)在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是电解池的阳极＞原电池的负极〉化学腐蚀〉原电池

的正极＞电解池的阴极。

(2)在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀＞金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质溶液中的

腐蚀〉金属在弱电解质溶液中的腐蚀。

(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。

2.金属的防护

(1)金属的防护措施

牺牲阳极保护法

被保护金属作原电池正极

外加电流阴极保护法

被保护金属作电解池阴极

改变金属内部组织结构

如制成防腐合金、不锈钢等

在金属表面覆盖防护层

I如涂油漆、油脂；电镀、喷镀等

(2)金属的电化学防护

电化学防护牺牲阳极保护法外加电流阴极保护法

原理原电池原理电解原理

被保护的金属作正极(阴极)，以一种活动性被保护的金属作阴极，惰性电极作辅助阳

措施

较强的金属作负极(阳极)极，连上直流电源

如锅炉内壁、船舶外壳、铁塔、铁管道装上

应用如钢闸门、输送酸性溶液的铁管道等

若干锌块，可保护钢铁设备

示意图

废铁

铁管道

心易错提醒

⑴金属表面覆盖保护层的其他方法

①用化学方法对钢铁部件进行发蓝处理(生成一层致密的Fe3O4薄膜)o

②利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化。

22+3+

(2)Fe+能与[Fe(CN)6「-反应生成带有特征蓝色的铁氟化亚铁沉淀：Fe+[Fe(CN)6]"+K

=KFe[Fe(CN)6]I,此反应可用于检验Fe?卡。

典例精讲

【例3】42022秋•广东茂名•高二统考期末)为防止埋在地下的钢管道被锈蚀，以延长管道的使用寿命，可

以用如图所示方法进行电化学保护。下列说法不正确的是

潮湿的碱性土壤

A.该方法是将化学能转化成了电能

B.该方法中钢管道作正极

C.该方法称为"牺牲阳极的阴极保护法”

D.镁块上发生的电极反应为O2+2Hq+4e-=4OIT

【答案】D

【解析】A.金属连片镁块潮湿的碱性土壤构成原电池，将化学能转化成了电能，故A正确；

B.根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，钢管道作正极，故B正确；

C.根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，故C正确；

D.镁块作负极，电极反应：Mg2e+2OH=Mg(OH)2,故D错误；

故选D。

【例4】(2023春•四川德阳•高二四川省广汉中学校考阶段练习)利用如图装置，完成很多电化学实验，下

列有关此装置的叙述中正确的是

M

o----------

■----。oK

X、----八

1N11/铁

A.若X为锌棒，Y为NaCI溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阴极的阳极保

护法

B.若X为碳棒，Y为NaCI溶液，开关K置于N处，可加快铁的腐蚀

C.若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于N处，可用于铁表面镀铜，溶液中铜离子浓度减小

D.若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，钢棒质量增加，此时外电路中的电子向铜电极移

动

【答案】D

【解析】A.开关K置于M处，为原电池，X为锌棒，丫为NaCI溶液，锌比铁活泼，锌作负极，铁作正极,

可减缓铁的腐蚀，该方法称为牺牲阳极的阴极保护法，故A错误；

B.开关K置于N处，形成电解池，铁与负极相连作阴极，减缓铁的腐蚀，故B错误；

C.开关K置于N处，X为铜棒，丫为硫酸铜溶液，形成电镀装置，实现在铁表面镀铜，电解质溶液中铜离

子浓度不变，故C错误；

D.开关K置于M处，为原电池，铁比铜活泼，铁作负极，电子由铁经导线流向铜，铜棒上铜离子得电子

生成铜单质，质量增加，故D正确；

故选：D„

课堂总结

强化训练探究

一、单选题

1.(2023秋・浙江金华・高二统考期才)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是

图1图2图3图4

A.图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重

B.图2中，往烧杯中铁棒附近滴加几滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀

C.图3中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率增大

D.图4中，采用外加电流法防止地下钢铁管道的腐蚀

【答案】B

【解析】A.插入海水中的铁棒，越靠近底端，海水中氧气的浓度越小，越不易腐蚀，故A错误；

B.由图可知，铁和铜在酸化的氯化钠溶液中构成原电池，金属铁是负极，失电子发生氧化反应生成亚铁离

子，亚铁离子与滴入的铁氟化钾溶液反应生成蓝色沉淀，故B正确；

C.由图可知，开关由M改置于N时，锌为原电池的负极，铜锌合金为正极被保护，则合金的腐蚀速率减

慢，故C错误；

D.由图可知，保护钢铁管道的方法为牺牲阳极的阴极保护法，不是外加直流电源的阴极保护法，故D错误；

故选Bo

2.(2023秋•河南驻马店•高二统考期末)用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定三颈烧

瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧(DO)随时间变化关系的曲线如图。下列说法正确的是

压强随时间变化的曲线

溶解氧随时间变化的曲线

A.溶解氧随着溶液酸性减弱而增大

B.pH=2.0的溶液压强增大，主要是因为产生了氢气

C.整个过程中，负极电极反应式为：Fe3e=Fe3+

D.pH=4.0时，发生析氢腐蚀，不发生吸氧腐蚀

【答案】B

【解析】A.溶液酸性减弱，铁发生吸氧腐蚀，消耗氧气导致溶解氧减少，A错误；

B.pH=2时，溶液酸性较强，氢离子与铁反应生成氢气，导致烧瓶内压强增大，B正确；

C.整个过程中，锥形瓶中的Fe与C粉构成原电池，Fe为原电池负极，电极反应式为Fe2e=Fe2+,C错误；

D.pH=4时，烧瓶内压强几乎不变，发生吸氧腐蚀消耗氧气导致压强减小，发生析氢腐蚀产生氢气导致压

强增大，故说明pH=4时，吸氧腐蚀和析氢腐蚀同时发生，D错误；

故答案选Bo

3.（2023・高二课时练习）港珠澳大桥设计寿命为120年，桥体钢构件防腐是使用过程中面临的重要问题，

下列说法错误的是

A.海水的pH一般在8.0~8.5,则钢构件的腐蚀主要是析氢腐蚀

B.钢构件可采用不锈钢材料以减缓腐蚀

C.钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等

D.后期采用牺牲阳极的阴极保护法时，可使用铝作为负极

【答案】A

【解析】A.海水的pH一般在8.0~8.5,碱性条件下钢构件的腐蚀主要是吸氧腐蚀，A项错误；

B.通过改变钢构件材料的组成，可以减缓腐蚀速率，B项正确；

C.在钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，可以防止钢构件与空气、水接触，C项正确；

D.铝与钢铁连接时，铝作原电池的负极，更容易被氧化，对桥体钢构件起到保护作用，D项正确；

故选A。

4.(2023秋・山东日照•高二统考期末)实验室可利用钢铁腐蚀的原理测定空气中氧气含量，将滤纸袋用不同

电解质溶液润湿，对应的左侧液面上升时间如下表，下列说法错误的是

C.若电解质溶液为Imo卜L-稀硫酸，则右侧液面可能上升

D.碱性溶液中吸氧腐蚀速率低的原因可能是Fe-3e-+3OJT=Fe(OH)3

【答案】D

【解析】A.比较表格中的NaCI与Na2SC)4,Cl与SO；一的浓度相同但速率不同，说明吸氧腐蚀速率与a浓度

有关，A正确；

B.比较NaCI和NH4cl的用时，发现NH4cl用时较短，NH4a水解使溶液显酸性，则在弱酸性环境下能发生

吸氧腐蚀，且速率较快，B正确；

C.若电解质溶液为lmol-LT稀硫酸，则可能发生析氢腐蚀，左侧产生氢气，压强增大，使得右侧液面上升，

C正确；

D.吸氧腐蚀的正极反应为。2+2出。+4e=4OH,负极反应为2Fe4e=2Fe2+,在碱性溶液中，Fe?+更容易转化为

Fe(OH)2,然后被O2氧化为Fe(0H)3等难溶物，覆盖在铁表面，阻碍了铁的活性溶解和氧气的通过，从而使

吸氧腐蚀速率降低，D错误；

故选D。

5.(|2023•高二课时练习)娜接工艺是钢与铝连接的主要方法之一，在长期使用过程中接头的腐蚀是影响连

接强度，导致连接失效的重要原因。钢板与铝板采用的镀锌钢钾钉连接示意图如图，下列有关说法错误的

是

GC2

GC1CT~7~^=--7-1

）嘛二钢板

铝板葬

A.腐蚀发生时，铝板会优先腐蚀

B.若接触到酸性电解质溶液，GC2处会发生析氢腐蚀

C.为减缓腐蚀，可将多个零件设计成一个整体，尽量减少钾接点

D.钢板与铝板之间若存在间隙，会造成电解质溶液侵入，加速腐蚀

【答案】A

【解析】A.铝板表面会生成氧化物保护膜，不容易腐蚀，镀锌钢钾钉上的锌层先发生反应，选项A错误；

B.因为使用的是镀锌钢钾钉，若接触到酸性电解质溶液，在GC2接口处会形成原电池，在酸性电解质溶液

下发生析氢腐蚀，选项B正确；

C.因为使用的是镀锌钢佛钉，在斜接点处易形成原电池而加快部件腐蚀，故可将零件设计成一个整体，通

过减少钾接点来减缓腐蚀，选项c正确；

D.钢板与铝板之间若存在间隙，容易造成电解质溶液的侵入而形成原电池从而加速腐蚀，选项D正确；

答案选A。

6.（2023春•江苏徐州•高二统考期中）|下列方程式不能合理解释实验现象或事实的是

+

A.醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOH+H2O^^CH3COO+H3O

B.钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-

C.用饱和碳酸钠溶液处理水垢中的硫酸钙：CO^+Ca2+=CaCO3

D.电解精炼铜的阴极反应：Cu2++=Cu

【答案】C

【解析】A.醋酸是弱电解质，部分电离出氢离子和水分子结合生成水合氢离子，电离的方程式为：

+

CH3COOH+H2O^^CH3COO-+H3O,故A正确；

B.钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应为氧气得到电子生成氢氧根离子，电极反应式为：5+2H20+4e回40H,故B

正确；

C.用碳酸钠溶液处理水垢中的硫酸钙，离子方程式为：CaSO4（s）+CO：（aq）=CaC03（s）+S0：（aq）,故C错误；

D.电解精炼铜时，阳极粗铜放电，阴极铜离子放电，其阴极反应为：Cu2++2e0Cu,故D正确；

故选：Co

7.（2023春・北京丰台•高二北京市第十二中学校考期中）下列根据实验操作及现象进行的分析和推断中，不

正石角的是

滴入酚酎和

锌皮的铁钉

K3【Fe（CN）d溶爪

混合均匀、冷却

放入黑有

培O养皿（盛有热的NaCli京脂水溶液）铜丝的铁钉（TV

现象一段时间后：①中……：②中铁钉裸露在外的附近区域变蓝，铜丝附近区域变红

A.NaCI的琼脂水溶液为离子迁移的通路

B.①中可观察到铁钉裸露在外的附近区域变蓝

C.②中变红是因为发生反应发生了还原反应

D.①和②中发生负极反应均可表示为M-2e-=M2+（M代表锌或铁）

【答案】B

【解析】A.原电池的形成条件之一是形成闭合回路，①和②实验中，NaCI的琼脂水溶液作用是形成闭合

回路，利于离子迁移，A正确；

B.中性或碱性条件下，Zn、Fe形成原电池，发生吸氧腐蚀，促进了水的电离，但Zn比Fe活泼，Zn作负极、

Fe作正极，正极上反应为2H2O+O2+4e回40H,导致酚酸变红，B错误；

C.②中NaCI溶液、Cu、Fe形成原电池，Fe比Cu活泼，Fe作负极、Cu作正极，负极反应式Fe2eElFe2+,

正极反应为2H2O+O2+4e国40H,发生还原反应，铜丝附近区域酚麟遇到碱而变红，C正确；

D.①中Zn和②中Fe均作负极，均失去2e生成+2价的阳离子（ZM+和Fe2+）、发生氧化反应，所以Zn、

Fe发生的氧化反应可表示为M2e（3M2+,D正确；

故答案为：Bo

8.（2023春•海南海口高二海南中学校考期中|）"孔蚀"是一种集中于金属表面极小范围并能深入到金属内部

的电化学腐蚀。某铁合金表面钝化膜破损后，发生"孔蚀”的电化学腐蚀过程如图所示。下列有关说法正确的

是

crI,cr

钝化膜f.

产2七）

\：FeciJI

\：HCIi

Fe2+

A.正极反应：Fe2e=Fe2+

B.铁合金腐蚀的最终产物为Fe(OH)2

C.整个过程发生的是析氢腐蚀

D.为防止孔蚀发生可以将铁合金与外接电源的负极相连

【答案】D

【解析】A.在负极，发生反应：Fe2e=Fe2+,在正极，发生反应C)2+2H2O+4e=4OH,A不正确；

B.铁合金腐蚀,起初产物为Fe(OH)2,Fe(OH)2很快被空气中。2氧化为Fe(OH)3,Fe(OH)3分解生成FezO3,B

不正确；

C.整个过程中，02为主要反应物，发生的是吸氧腐蚀，c不正确；

D.将铁合金与外接电源的负极相连，能阻止铁失电子，从而防止孔蚀发生，D正确；

故选D。

9.(2023秋•山东威海•高二统考期追)下列有关金属腐蚀及防护的说法错误的是

图1图2图3图4

A.图1中，铁钉发生析氢腐蚀

B.图2中，铁钉发生吸氧腐蚀，向插石墨棒的玻璃筒内滴入酚麟试液，溶液变红

C.图3中，开关K置于M处促进铁腐蚀，K置于N处抑制铁腐蚀

D.图4中，燃气灶中的铁在高温下主要发生化学腐蚀

【答案】A

【解析】A.常温下铁遇浓硫酸发生钝化，不会发生析氢腐蚀，A错误；

B.该装置中Fe发生吸氧腐蚀，Fe为负极失电子，石墨棒为正极，氧气得电子结合水生成氢氧根离子，因

此在石墨棒的玻璃筒内滴入酚髓试液，溶液变红，B正确；

C.开关K置于M处形成原电池，铁做负极加速腐蚀，K置于N处构成电解池，铁为阴极被保护，C正确;

D.燃气灶中的铁在高温下容易和氧气反应，铁发生化学腐蚀，D正确；

故答案选A„

10.(|023春•江苏镇江•高二统考期中)下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，正确的是

ABCD

A.铜板打上铁钾钉后，铜板更易被腐蚀B.金属表面钝化处理可防止金属腐蚀

C.连接锌棒后，电子由铁管道流向锌D.阴极的电极反应式为Fe-2e』Fe"

【答案】B

【解析】A.铜板打上铁钾钉，铜、铁和水膜构成原电池，铁做负极易被腐蚀，铜作正极不易腐蚀，A错误；

B.金属表面钝化处理，可在金属表面形成致密的氧化膜，防止内部的金属与空气等反应，可防止金属腐蚀，

B正确；

C.连接锌棒后，锌作负极，电子从锌流向铁导管，C错误；

D.阴极上是电解质中的阳离子发生得电子的还原反应，废铁是阳极，发生反应为Fe2e=Fe2+,D错误；

故答案选B。

11.©022•上海•高二统考学业考谱）浓硫酸贮存罐的钝化金属保护法示意图如图，其原理是利用可钝化的

金属与直流电源相连，控制合适的电压，使金属贮存罐表面形成致密的钝化膜，以有效减缓金属腐蚀。下

列选项错误的是

直流电源

浓硫酸

贮存罐

辅助

（金属制品）

浓硫酸电极

777777.77777^7^7777

A.金属贮存罐可用钢制材料B.电子沿导线流入辅助电极

C.贮存浓硫酸的金属罐与电源负极相连D.电压高到一定程度有可能会加剧腐蚀

【答案】C

【解析】A.钢的主要成分是铁，铁遇冷的浓硫酸发生钝化，因此金属贮存罐可用钢制材料，A正确；

B.金属贮存罐表面形成致密的钝化膜，铁发生氧化反应，贮存浓硫酸的金属罐为阳极，连接电源正极，辅

助电极是阴极，电子沿导线流向辅助电极，B正确；

C.金属贮存罐表面形成致密的钝化膜，铁发生氧化反应，贮存浓硫酸的金属罐为阳极，连接电源正极，C

错误；

D.Fe为阳极，电压过高时，大量Fe失电子发生氧化反应生成Fe2+,有可能会加剧腐蚀，D正确；

选C。

12.（2023・高二课时练习）"外加电流法"和"牺牲阳极法”均可有效防止铁发生电化学腐蚀。下列说法错误的

是

A.两种保护法中都要采用辅助电极B.利用"外加电流法”时，铁连接电源负极

C."牺牲阳极法”利用了电解池原理D.钢铁在潮湿空气中生锈发生了电化学腐蚀

【答案】C

【解析】A."外加电流法"采用辅助电极作阳极，“牺牲阳极法"采用辅助电极作负极，故都要采用辅助电极，

A正确；

B.利用"外加电流法”时，铁连接电源负极，作阴极，被保护，B正确；

C."牺牲阳极法”利用了原电池原理，C错误;

D.钢铁在潮湿空气中会形成原电池，故生锈发生了电化学腐蚀，D正确；

故选C。

二、填空题

13.（1023春・上海长宁•高二上海市延安中学校考开学考谱）钢铁很容易生锈腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢

材占世界钢铁年产量的四分之一。因此，该小组同学又进行了钢铁腐蚀探究，希望能找到防止钢铁腐蚀的

好办法。如图，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化镀溶液（显酸性）和食盐水，各加入生铁块，放

置一段时间均被腐蚀。红墨水柱两边液面变为：左低、右高。

S9红墨水S'

⑴请猜测a试管中铁发生的是（填"析氢"或"吸氧"）腐蚀。

（2）b管中生铁中碳上发生的电极反应式。

【答案】⑴析氢

（）

22H2O+O2+4e=4OH

【解析】生铁中含有铁和碳，铁、碳和电解质溶液构成了原电池，铁作负极，碳作正极，负极上失电子发

生氧化反应，正极上得电子发生还原反应；a、b试管内分别盛有氯化镂（显酸性）溶液和食盐水，左边试

管中是酸性溶液，发生析氢腐蚀，右边试管中是中性溶液发生吸氧腐蚀。

（1）U型管内红墨水左低右高，左边试管内气体的压强增大，右边试管内气体的气体压强减小，所以左边

试管中是酸性溶液氯化镂（显酸性），发生析氢腐蚀，右边试管中是中性溶液食盐水，发生吸氧腐蚀，故a

试管中铁发生的是析氢腐蚀，故答案为：析氢；

（2）b试管中是中性溶液食盐水，铁作负极，发生失电子的氧化反应，即Fe2e=Fe2+,碳作正极，正极上氧

气得电子发生还原反应，电极反应式为：故答案为：

2H2O+O2+4e=4OH,2H2O+O2+4e=4OH„

14.（|022秋•福建南平•高二南平市建阳第二中学校考阶段练习）对金属制品进行抗腐蚀处理可延长其使用

寿命。

（1）以下为铝材表面处理的一种方法：

脱脂碱洗水洗除灰电解l耐蚀铝材

铝材----►---►----►---►--------

|H2s。4溶液废电解液

槽液

以铝材为阳极，在H2s溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为O

⑵镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是。

⑶利用下图装置可以模拟铁的两种电化学防护的方法:若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于（填

"M"或"N"）处。若X为锌，开关K置于（同上）处，该电化学保护法称为。

+

【答案】（1）2A1+3H2O-6e-=A12O3+6H

（2）用铜作阳极可补充溶液中消耗的Cu"，保持溶液中CM+浓度恒定

⑶NM牺牲阳极阴极保护法

【解析】（1）活泼金属铝作阳极，阳极材料本身失电子被氧化，其氧化产物为AbQ,由此可得阳极的电极

+

反应式为2A1+3HQ-6e-=Al2O3+6Ho

（2）镀铜时阴极上铜离子放电，因此用铜作阳极可补充溶液中消耗的Cu?+,保持溶液中CM+浓度恒定。

（3）若X为碳棒，则只能用外加电流的阴极保护法减缓铁的腐蚀，此时开关K应置于N处，铁与电源的负

极相连作阴极被保护。若X为Zn,K置于M处，构成原电池，锌是负极，铁是正极，铁被保护，其保护原

理为牺牲阳极的阴极保护法。

15.（J022秋•天津河西•高二统考期才）某小组学生研究常见的金属腐蚀现象，分析其原理.按要求回答下

列问题.

：一2滴C11SO4溶液

V

H等量Zn粒

与3mLimol/L

f稀盐酸引

⑴甲同学设计如图所示对比实验。

当a中滴入CuS04溶液后，观察到其中产生气泡的速率较b中的o其原因是0

(2)乙同学将锥形瓶内壁用酸化的饱和食盐水润洗后，放入混合均匀的铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时用压强

传感器测得锥形瓶内压强的变化，如图所示。

数据采集器

①0~t|时，碳粉表面生成的气体为。

②t1~G时，碳粉表面发生的电极反应式为

③。电化学腐蚀过程中，铁极的电极反应式为

⑶丙同学研读如下一次性保暖贴说明书，并分析暖贴工作原理。

品名：一次性保暖贴

主要成分：铁粉、水、食盐、活性炭、蛭石、吸水性树脂

产品性能：平均温度55℃,最高温度63℃,发热时间12小时以上

①暖贴工作时，铁粉发生的反应为(填"氧化反应"或"还原反应")。

②写出使用暖贴时的注意事项：o

③暖贴发热时，正极材料为；食盐的作用为o

④当暖贴放热结束时，铁粉转化成的物质中可能含有o

【答案】⑴快由于发生反应Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu产生的Cu附着在锌粒表面，即可形成CuZn稀

盐酸原电池，从